(57)【要約】【課題】  電極幅の微細化に際しても耐圧の劣化を防ぎ、安定で、信頼性の高い薄型の高耐圧固体撮像素子を提供する。製造が容易で信頼性の高い固体撮像素子の製造方法を提供する。【解決手段】  半導体基板上に形成された光電変換部と、前記光電変換部で形成された電荷を転送する電荷転送部とを具えた固体撮像素子であって、前記電荷転送部の電荷転送電極下のゲート酸化膜は、前記半導体基板表面に形成された酸化シリコン（ＳｉＯ）膜からなるボトム酸化膜２ａと、前記ボトム酸化膜２ａ上に形成される窒化シリコン（ＳｉＮ）膜２ｂと、前記窒化シリコン膜上に形成された酸化シリコン（ＳｉＯ）膜からなるトップ酸化膜２ｃとを含む積層構造（ＯＮＯ）膜で構成され、前記窒化シリコン膜２ｂのパターンエッジが前記半導体基板１表面に垂直になるように形成される。【選択図】図１
2006269799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成された光電変換部と、前記光電変換部で形成された電荷を転送する電荷転送部とを具えた固体撮像素子であって、
前記電荷転送部の電荷転送電極下のゲート酸化膜は、
前記半導体基板表面に形成された酸化シリコン（ＳｉＯ）膜からなるボトム酸化膜と、  前記ボトム酸化膜上に形成される窒化シリコン（ＳｉＮ）膜と、前記窒化シリコン膜上に形成された酸化シリコン（ＳｉＯ）膜からなるトップ酸化膜とを含む積層構造（ＯＮＯ）膜で構成され、
前記窒化シリコン膜のパターンエッジが前記半導体基板表面に垂直になるように形成された固体撮像素子。
【請求項２】
請求項１に記載の固体撮像素子であって、
前記窒化シリコン膜のパターンエッジは、
前記ＯＮＯ膜の窒化シリコン膜のテーパエッジと、このテーパエッジを覆いかつ前記光電変換部表面から前記電荷転送電極上の少なくとも一部を覆うように形成され、前記半導体基板表面に垂直なパターンエッジをもつ反射防止膜としての窒化シリコン膜とで構成された固体撮像素子。
【請求項３】
半導体基板上に、光電変換部と前記光電変換部で形成された電荷を転送する電荷転送部とを形成する固体撮像素子の製造方法において、
前記光電変換部の表面を覆う反射防止膜または、前記電荷転送部のゲート酸化膜の窒化シリコン膜のパターニング工程が、
異方性エッチング工程を含み、
前記窒化シリコン膜のパターンエッジが前記半導体基板表面に垂直になるようにした固体撮像素子の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記半導体基板上に前記電荷転送部のゲート酸化膜を形成する工程が、
前記半導体基板表面に、酸化シリコン（ＳｉＯ）膜からなるボトム酸化膜と、前記ボトム酸化膜上に形成される窒化シリコン（ＳｉＮ）膜と、前記窒化シリコン膜上に形成された酸化シリコン（ＳｉＯ）膜からなるトップ酸化膜とを順次積層し、積層構造（ＯＮＯ）膜を形成する工程と、
前記電荷転送部の電荷転送電極をマスクとして異方性エッチングにより窒化シリコン膜をパターニングする工程とを含む固体撮像素子の製造方法。
【請求項５】
請求項３に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記半導体基板上に前記電荷転送部のゲート酸化膜を形成する工程が、
前記半導体基板表面に、酸化シリコン（ＳｉＯ）膜からなるボトム酸化膜と、前記ボトム酸化膜上に形成される窒化シリコン（ＳｉＮ）膜と、前記窒化シリコン膜上に形成された酸化シリコン（ＳｉＯ）膜からなるトップ酸化膜とを順次積層し、積層構造（ＯＮＯ）膜を形成する工程と、
前記電荷転送部の電荷転送電極をマスクとして等方性エッチングにより窒化シリコン膜をパターニングする工程と、
反射防止膜として窒化シリコン膜を形成する工程と、
前記窒化シリコン膜を異方性エッチングによりエッチングし、前記反射防止膜としての窒化シリコン膜のパターンエッジが前記半導体基板表面に垂直になるようにした固体撮像素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子およびその製造方法に関し、特にゲート酸化膜を、窒化シリコン膜を含むＯＮＯ膜あるいはＮＯ膜で構成した場合の窒化シリコン膜のパターニングに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体撮像素子においては、ギガピクセル以上まで撮像画素数の増加が進んでおり、電極幅の微細化も高まる一方である。このような状況の中で、電荷転送電極下に形成されるゲート酸化膜のパターニングに際しても、マージンが小さくなり、高精度化への要求が極めて高くなる傾向にある。
【０００３】
従来の固体撮像素子は、図７に断面構造の一例を示すように、半導体基板１表面に形成されたｐウェル（図示せず）内に、フォトダイオード部と、電荷転送素子（ＣＣＤ）からなる電荷転送部とを形成してなるもので、フォトダイオード部で生成された電荷を、電荷転送部の電荷転送電極に電圧を印加することにより、ｎ型不純物領域からなる転送チャネル（図示せず）に導き、順次読み出すように構成されている。すなわち電荷転送部では、フォトダイオード部で生成された電荷を、転送チャネルに導き、この上層に酸化シリコン膜（ＳｉＯ）２ａ、窒化シリコン膜（ＳｉＮ）２ｂ、酸化シリコン膜２ｃとの３層構造のゲート酸化膜２を介して形成される、電荷転送電極兼読み出し電極（以下読み出し電極）としてのゲート電極（電荷転送電極：第１層電極３ａ、第２層電極３ｂ）３に電圧を印加することによって、順次転送する構造となっている。このように、フォトダイオード部に光が入射すると、ｎ型不純物領域にて光電変換されて信号電荷が発生し、電荷転送電極兼読み出し電極であるゲート電極３に読み出しパルスが印加されると転送チャネルに移動する。この構造では、基板表面近傍で発生した信号電荷は読み出しパルスによる電界にて加速され、読み出される。
【０００４】
このように、固体撮像素子のゲート酸化膜としては、高耐圧ゲートである窒化シリコン膜を酸化シリコン膜で挟む、いわゆるＯＮＯ構造をとっている。昨今の微細化が進んだ固体撮像素子においては薄くかつ高耐圧のゲート酸化膜が必須であり、ＯＮＯ構造をもつこの構造のゲート酸化膜（以下ＯＮＯ膜）の採用は、ゲート薄膜化のために必須の構造となりつつある。
【０００５】
ところで、初期特性の向上をはかるべく、フォトダイオード部における暗電流を抑制し、特性の安定化をはかるために、水素を十分に供給しながら、熱処理を行ういわゆる水素アニールは素子の初期特性の安定化に極めて重要な部分である（特許文献１）。そこでフォトダイオード上ではＯＮＯ膜の上２層すなわち窒化シリコン膜までを除去し単層膜とし、水素の通路を形成している。そしてさらに、フォトダイオード上には反射防止膜として窒化シリコンなどを形成しなおすという方法がとられている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３３２５５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このＯＮＯ膜を構成する窒化シリコン膜のパターニングすなわち、窒化シリコン膜の除去工程において、フォトダイオード表面のダメージは暗電流の増大による白キズの発生を招き、特性劣化の原因となるとされているため、表面にダメージを与えやすい異方性エッチングを用いることは、極めて困難であるとされており、フォトダイオード部におけるダメージを抑制するために、等方性エッチングが用いられている。
しかしながら等方性エッチングにより窒化シリコン膜をパターニングした場合、図７に要部拡大図を示すように、アンダーエッチングにより、窒化シリコン膜２ｂの端面がテーパ状になるという問題がある。このため、第１層電極３ａおよび第２層電極３ｂ共に端面で耐圧が低下するという問題がある。
【０００８】
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、電極幅の微細化に際しても耐圧の劣化を防ぎ、安定で、信頼性の高い薄型の高耐圧固体撮像素子を提供することを目的とする。
【０００９】
また、製造が容易で信頼性の高い固体撮像素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の固体撮像素子は、半導体基板上に形成された光電変換部と、前記光電変換部で形成された電荷を転送する電荷転送部とを具えた固体撮像素子であって、前記電荷転送部の電荷転送電極下のゲート酸化膜は、前記半導体基板表面に形成された酸化シリコン（ＳｉＯ）膜からなるボトム酸化膜と、前記ボトム酸化膜上に形成される窒化シリコン（ＳｉＮ）膜と、前記窒化シリコン膜上に形成された酸化シリコン（ＳｉＯ）膜からなるトップ酸化膜とを含む積層構造（ＯＮＯ）膜で構成され、前記窒化シリコン膜のパターンエッジが前記半導体基板表面に垂直になるように形成される。
【００１１】
この構成により、窒化シリコン膜のパターンエッジが半導体基板表面に垂直になるように形成されているため、電荷転送電極のまわりでゲート酸化膜が薄くなっている領域が形成されないようにすることができ、リークの発生を防ぐことができる。またこのパターンエッジは窒化シリコンを異方性エッチングによりパターニングすることによって得ることができる。あるいは、等方性エッチングによりゲート酸化膜の窒化シリコン膜をパターニングし、テーパ状のパターンエッジを形成した場合は、光電変換部を覆うように形成される反射防止膜としての窒化シリコン膜を異方性エッチングにより形成することにより、垂直な断面を形成することができる。
【００１２】
また本発明の固体撮像素子は、前記窒化シリコン膜のパターンエッジが、前記ＯＮＯ膜の窒化シリコン膜のテーパエッジと、このテーパエッジを覆いかつ前記光電変換部表面から前記電荷転送電極上の少なくとも一部を覆うように形成され、前記半導体基板表面に垂直なエッジをもつ反射防止膜としての窒化シリコン膜とで構成されたものを含む。
【００１３】
この構成により、等方性エッチングによりゲート酸化膜の窒化シリコン膜をパターニングし、テーパ状のエッジを形成したような場合、光電変換部を覆うように形成される反射防止膜としての窒化シリコン膜を異方性エッチングなどにより形成することにより、垂直な断面を形成し、電荷転送電極のまわりでゲート酸化膜が薄くなっている領域が形成されないようにすることができ、リークの発生を防ぐことができる。また、テーパ状のエッジでダメージを受けた場合にも反射防止膜でこの端面を覆うことにより、耐圧の低下を確実に防止することができる。また、遮光膜としてのタングステン層がテーパ状のエッジに回り込み、周辺回路のＭＯＳＦＥＴのゲート電極下に、ストリンガーとして残留するのを防止することができる。従って、ＤＣショートの発生およびノイズを低減することができる。
【００１４】
本発明の方法は、半導体基板上に、光電変換部と前記光電変換部で形成された電荷を転送する電荷転送部とを形成する固体撮像素子の製造方法において、前記光電変換部の表面を覆う反射防止膜または、前記電荷転送部のゲート酸化膜の窒化シリコン膜のパターニング工程が、異方性エッチング工程を含み、前記窒化シリコン膜のパターンエッジが前記半導体基板表面に垂直になるようにしたことを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、窒化シリコン膜のパターニングに異方性エッチングを用いることにより、エッジが半導体基板表面に垂直になるように構成することができる。従来、異方性エッチングは基板表面に与えるダメージが大きいことから、光電変換部の近傍では使用できないと考えられていた。しかしながら、近年、素子の微細化に伴い、窒化シリコン膜のパターニングを等方性エッチングで実行しようとすると、リークの発生を招きやすく、電荷転送部の信頼性低下の原因となっていた。このような状況の中で異方性エッチングを用いて断面が垂直となるように窒化シリコン膜をパターニングすることにより、パターン精度を得ることができ、表面のダメージは予想したほど大きくないことを確認した。特に、光電変換部表面にＰ＋層すなわち高濃度領域を形成した場合は、界面が空乏化しないようにすることができ、暗電流の抑制をはかることができる。
【００１６】
また本発明の方法は、前記半導体基板上に前記電荷転送部のゲート酸化膜を形成する工程が、前記半導体基板表面に、酸化シリコン（ＳｉＯ）膜からなるボトム酸化膜と、前記ボトム酸化膜上に形成される窒化シリコン（ＳｉＮ）膜と、前記窒化シリコン膜上に形成された酸化シリコン（ＳｉＯ）膜からなるトップ酸化膜とを順次積層し、積層構造（ＯＮＯ）膜を形成する工程と、前記電荷転送部の電荷転送電極をマスクとして異方性エッチングにより窒化シリコン膜をパターニングする工程とを含む。
【００１７】
また本発明の方法は、前記半導体基板上に前記電荷転送部のゲート酸化膜を形成する工程が、前記半導体基板表面に、酸化シリコン（ＳｉＯ）膜からなるボトム酸化膜と、前記ボトム酸化膜上に形成される窒化シリコン（ＳｉＮ）膜と、前記窒化シリコン膜上に形成された酸化シリコン（ＳｉＯ）膜からなるトップ酸化膜とを順次積層し、積層構造（ＯＮＯ）膜を形成する工程と、前記電荷転送部の電荷転送電極をマスクとして等方性エッチングにより窒化シリコン膜をパターニングする工程と、反射防止膜として窒化シリコン膜を形成する工程と、前記窒化シリコン膜を異方性エッチングによりエッチングし、前記反射防止膜としての窒化シリコン膜のパターンエッジが前記半導体基板表面に垂直になるようにしたものを含む。
【００１８】
この構成によれば、窒化シリコン膜自体は通常の方法でパターニングしてテーパ断面を形成しておき、光電変換部を覆う反射防止膜としての窒化シリコン膜でこのテーパ断面を覆うようにして、この反射防止膜を異方性エッチングでパターニングするようにすれば、異方性エッチング工程において、光電変換部表面は反射防止膜としての窒化シリコン膜で被覆されているため、光電変換部表面に与えるダメージは大幅に低下する。
【００１９】
また本発明の方法は、水素アニール時の水素の通り道を形成するための窒化シリコンへの開口の形成に際しても異方性エッチングにより垂直断面をもつ、開口を形成することができ、微細な領域に開口を形成することができる。また、電荷転送電極の近傍に開口を形成する場合にも、リークを防止し、初期特性の良好な固体撮像素子を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明してきたように、本発明の固体撮像素子によれば、微細化に際しても第１層電極と第２層電極とのリークの発生を防止し、高耐圧で信頼性の高い固体撮像素子を形成することが可能となる。
また本発明の固体撮像素子の製造方法によれば、ゲート酸化膜をＯＮＯ膜における窒化シリコンのパターニングを異方性エッチングで実現しているため、パターンエッジが半導体基板表面に垂直となり、高精度で信頼性の固体撮像素子を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下本発明の実施の形態について図面を参照しつ説明する。
（実施の形態１）
図１は固体撮像素子の要部を示す断面図、図２は平面図である。図１は図２のＡ−Ａ断面を示す図である。この固体撮像素子は、図１に示すように、シリコン基板１に形成された電荷転送電極が、第１層電極３ａと第２層電極３ｂとで構成され、ゲート酸化膜を構成するＯＮＯ膜２の窒化シリコン膜２ｂのパターンエッジを基板表面に垂直となるように異方性エッチングによって形成したことを特徴とするものである。すなわち、シリコン基板１表面のＯＮＯ構造のゲート酸化膜を介して、ドープトアモルファスシリコン膜からなる電荷転送電極３としてのゲート電極（３ａ、３ｂ）３が形成されており、このゲート酸化膜が、酸化シリコン膜からなるボトム酸化膜２ａと、このボトム酸化膜２ａ上に形成される窒化シリコン膜２ｂと、さらに窒化シリコン膜２ｂ上に形成された酸化シリコン膜からなるトップ酸化膜２ｃとからなる積層構造膜（ＯＮＯ膜）で構成されている。ここでボトム酸化膜２ａは膜厚２５ｎｍ、窒化シリコン膜２ｂは膜厚５０ｎｍ、トップ酸化膜２ｃは膜厚８ｎｍである。
【００２２】
この固体撮像素子は、素子分離領域１１で分離されたｐウェル１２に、複数のフォトダイオード３０が形成され、フォトダイオードで検出した信号電荷を転送するための電荷転送部４０が、フォトダイオード３０の間に蛇行形状を呈するように形成される。電荷転送部４０によって転送される信号電荷が移動する電荷転送チャネル１４は、図２では図示していないが、電荷転送部４０が延在する方向と交差する方向に、やはり蛇行形状を呈するように形成される。
【００２３】
またｐウェル１２の下方には高濃度のｐ型半導体層からなるオーバードレインバッファ層１３が形成されており、電圧を印加することにより、電荷の引き出しができるようになっている。電荷転送部４０表面には、ゲート酸化膜２を介して第１層電極３ａと第２層電極３ｂとが酸化シリコン膜４ａとＨＴＯ膜４ｂとからなる電極間絶縁膜４を介して配列されている。そしてフォトダイオード３０は、ｐウェル１２とｐｎ接合を形成するｎ型不純物領域３１と、このｎ型不純物領域３１表面に形成された高濃度のｐ型不純物領域３２とで形成されている。
【００２４】
そしてこの第１層電極３ａおよび第２層電極３ｂの上層には酸化シリコン膜５を介して膜厚３０ｎｍの窒化シリコン膜からなる反射防止膜６が形成されている。そしてこの上層はスパッタリング法により形成された膜厚５０ｎｍのチタンナイトライド層（図示せず）を介して遮光層７としての、フォトダイオード３０の受光領域に開口を有する膜厚２００ｎｍのタングステン薄膜が形成されている。さらにこの上層は、酸化シリコン膜９とＢＰＳＧ膜からなる透光性膜の平坦化膜１０で覆われている。
【００２５】
このように固体撮像素子の上方には、フォトダイオード３０に相当する領域に開口を形成した遮光膜７が設けられており、ＢＰＳＧ膜からなる平坦化膜１０を介して、カラーフィルタ５０、平坦化膜７０、マイクロレンズ６０が順次積層して設けられる。
【００２６】
次に、この固体撮像素子の製造工程におけるゲート酸化膜の形成工程について、図３（ａ）乃至（ｃ）乃至図５（ａ）乃至（ｃ）を用いて説明する。この例ではフォトダイオード領域形成のためのｎ型不純物領域３１、ｐ型不純物（拡散）領域３２、転送チャネル１４としてのｎ型不純物領域を形成すべく、イオン注入を行った後、ゲート酸化膜およびゲート電極を形成する。このとき後続工程における加熱により拡散長が伸びるのを想定し、拡散時間を設定する必要がある。以下の工程では簡略化のために半導体基板内に形成されるフォトダイオード領域および転送チャネルを省略する。
【００２７】
まず、ｎ型のシリコン基板１表面に形成されたｐウェル１２内に、熱酸化により膜厚２５ｎｍの酸化シリコン膜２ａを形成する。ここではＨＣｌ／Ｏ２＝１ｓｌｍ／１０ｓｌｍ雰囲気で９５０℃に加熱することによって酸化を行った。
【００２８】
この後、ＣＶＤ法により、このボトム酸化膜２ａ上に膜厚５０ｎｍの窒化シリコン膜２ｂを形成する。ここでは堆積条件はＳｉＨ２Ｃｌ２／ＮＨ３＝０．０９ｓｌｍ／０．９ｓｌｍ（０．５Ｔｏｒｒ）雰囲気で７８０℃とした。
【００２９】
さらに、ＣＶＤ法により、この窒化シリコン膜２ｂ上にトップ酸化膜２ｃとして膜厚８ｎｍの酸化シリコン膜を形成し、３層構造のゲート酸化膜を形成する（図３（ａ））。ここでＣＶＤ条件はＳｉＨ４／Ｈ２Ｏ＝０．０５ｓｌｍ／２．５ｓｌｍ（１．２Ｔｏｒｒ）雰囲気で８００℃とした。
【００３０】
続いて、このゲート酸化膜２上に、第１層電極３ａを形成するためのドープトアモルファスシリコン層を形成する。（図３（ｂ））。
すなわち、このゲート酸化膜２上に、ＰＨ３とＮ２とを添加したＳｉＨ４を反応性ガスとして用いた減圧ＣＶＤ法により、膜厚０．４μｍのリンドープの第１層ドープトアモルファスシリコン膜３ａを形成する。このときの基板温度は６００℃〜７００℃とする。
【００３１】
続いて、レジストＲ１を塗布し、第１層電極を形成するためのレジストパターンを形成する（図３（ｃ））。
【００３２】
そしてこのレジストパターンＲ１をマスクとして、第１層ドープトアモルファスシリコン膜をエッチングし第１層電極３ａを形成する（図４（ａ））。このとき、ＨＢｒとＯ２との混合ガスを用いた反応性イオンエッチングによりこのマスクパターンをマスクとし、ゲート酸化膜２の窒化シリコン膜２ｂをエッチングストッパとして第１層ドープトアモルファスシリコン膜３ａを選択的にエッチング除去し、第１の電極および周辺回路の配線を形成する。ここではＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）方式あるいはＩＣＰ（誘導結合Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）方式などのエッチング装置を用いるのが望ましい。
【００３３】
そして、この第１層電極３ａ上を含む基板表面全体に熱酸化による酸化シリコン膜４ａとＨＴＯ膜４ｂとからなる電極間絶縁膜４を形成する（図４（ｂ））。
【００３４】
そして、この電極間絶縁膜４上に、ＰＨ３とＮ２とを添加したＳｉＨ４を反応性ガスとして用いた減圧ＣＶＤ法により、膜厚０．４μｍのリンドープの第２層ドープトアモルファスシリコン膜ｂを形成する。このときの基板温度は６００℃〜７００℃とする（図４（ｃ））。
続いて、そしてこの上層にポジレジストを厚さ０．５μｍ〜１．４μｍとなるように塗布し、フォトリソグラフィにより所望のマスクを用いて露光し、現像、水洗を行い、第２層ドープトアモルファスシリコン膜３ｂを窒化シリコン膜２ｂをエッチングストッパとしてパターニングし第２層電極３ｂを形成する（図４（ｃ））。そしてアッシングによりレジストパターンを剥離除去する。
【００３５】
続いて、熱酸化法により第１の電極および、第２層電極上に膜厚７０ｎｍの酸化シリコン膜からなる絶縁膜５を形成する（図５（ａ））。
【００３６】
そしてこの酸化シリコン膜をマスクとして下地の窒化シリコン膜２ｂを異方性エッチングにより、パターンエッジが基板表面に垂直となるようにパターニングする（図５（ｂ））。
【００３７】
そしてこの上層に反射防止膜６として窒化シリコン膜を形成し、フォトダイオード領域を覆うようにパターニングする。そしてさらにＴＥＯＳ膜６Ｓを形成し、密着性層としてのＴｉＮ（図示せず）を介して遮光膜７としてのタングステン膜を形成し、レジストパターンをマスクとして遮光膜７のパターンを絶縁膜と共にパターニングする。
【００３８】
このようにして形成された遮光膜７上に酸化シリコン膜９を介して、膜厚７００ｎｍのＢＰＳＧ膜を形成し、８５０℃でリフローし平坦化して平坦化膜１０を形成する。
【００３９】
そして最後に、フィルタ層５０、平坦化層７０、レンズ６０を形成し図１に示した固体撮像素子が形成される。
【００４０】
このようにして形成された固体撮像素子によれば、ゲート酸化膜を構成する窒化シリコン膜２ｂのパターンエッジが半導体基板表面に垂直になるように形成されているため、電荷転送電極３のまわりで、リークの発生を防ぎ、信頼性の向上をはかることができる。またこのパターンエッジは窒化シリコンを異方性エッチングによりパターニングすることによって得られるが、基板表面のダメージも大きな問題とならない。特にこの構造ではフォトダイオードの表面にｐ型の高濃度領域を形成しているため、表面のダメージによる特性劣化もない。
従って微細化に際しても高精度のパターンを得ることができ、電荷転送電極の信頼性の向上をはかることができる。
【００４１】
さらにまた、周辺回路部のトランジスタのゲート酸化膜をＯＮＯ膜で形成した場合に、窒化シリコン膜のパターンエッジが垂直となることにより、上層に形成される遮光膜のパターニングに際し、ゲート電極下に遮光膜が入り込むことによる短絡を防止することができる。
【００４２】
また、水素アニールに際しての通路確保のために、窒化シリコン膜の窓明けを行う場合にも、異方性エッチングを用いることにより、高精度の開口パターンを形成することができる。また、反射防止膜としての窒化シリコン膜のパターニングにも、高精度化が可能となる。
【００４３】
またこの構造では、ボトム酸化膜を窒化酸化シリコン膜で構成すれば、基板表面近傍で発生した信号電荷がホットキャリアとなってもこのボトム酸化膜で阻止されるため、ＯＮＯ膜の窒化シリコン膜２ｂに到達することなく、ほとんどトラップされない。従って、読み出しゲート電圧の経時変化を引き起こすことなく良好な読み出し特性を維持することが可能となる。
【００４４】
さらにまたこのボトム酸化膜を、窒化処理のなされた熱酸化膜で構成することにより、ボトム酸化膜中の不純物も少なくより緻密で信頼性の高い膜とすることができ、ボトム酸化膜中の不純物により基板が汚染するおそれも低減され、信頼性の向上をはかることが可能となる。
また上述したように、より緻密なボトム酸化膜を得ることができるため、基板中の不純物のゲート酸化膜中への拡散および、ゲート酸化膜から基板への不純物の拡散の抑制効果を高めることができる。
【００４５】
なおこのボトム酸化膜は、膜厚２ｎｍ〜１０ｎｍとするのが望ましい。またこの程度の膜厚であると、窒素雰囲気中で熱処理することにより、十分に窒素を基板との界面に供給することが可能となる。
窒化シリコン膜は５ｎｍ〜５０ｎｍ程度にすることにより，酸化ストッパとして有効に機能する。
さらにまたボトム酸化膜は２ｎｍ〜５０ｎｍとすることにより基板からの電荷注入を抑制することができる。
【００４６】
また、形成に際しても、特別の工程を経ることなく形成可能である。
【００４７】
前記実施の形態１ではボトム酸化膜は熱酸化膜１層で構成したが、熱酸化膜を窒素雰囲気中でアニールし、窒化酸化シリコン膜を形成してもよく、またこの窒化酸化シリコン膜を形成したのち、この上層にＣＶＤ酸化膜を形成し、この２層でボトム酸化膜を構成するようにしてもよい。
【００４８】
前記実施の形態１では２層電極構造の電荷転送電極を用いた場合について説明したが、２層構造の導電性膜を形成して平坦化処理により単層電極構造の電荷転送電極を形成した場合にも適用可能であることはいうまでもない。
【００４９】
（実施の形態２）
前記実施の形態１では、図６（ａ）乃至（ｃ）に示すように、ＯＮＯ膜の中間層である窒化シリコン膜２ｂを異方性エッチングによりパターニングし、基板表面に垂直なパターンエッジを得るようにしたが、本実施の形態では、窒化シリコン膜２ｂ自体は等方性エッチングでパターニングして基板表面にダメージを与えないようにして、テーパ断面を形成しておき、フォトダイオード３０を覆う反射防止膜６としての窒化シリコン膜でこのテーパ断面を覆うようにして、この反射防止膜６を異方性エッチングでパターニングし、基板表面に垂直なパターンエッジを得るようにしたことを特徴とする。この方法によれば、光電変換部であるフォトダイオード３０表面は反射防止膜としての窒化シリコン膜で被覆された状態で異方性エッチングがなされているため、光電変換部表面に与えるダメージは大幅に低下する。
【００５０】
すなわち、熱酸化法により第１の電極および、第２層電極上に膜厚７０ｎｍの酸化シリコン膜からなる絶縁膜５を形成し、この酸化シリコン膜をパターニングした後、この酸化シリコンをマスクとして下地の窒化シリコン膜２ｂを等方性エッチングにより、パターンエッジがテーパ状となるようにパターニングする（図６（ａ））。
【００５１】
そしてこの上層に反射防止膜６として窒化シリコン膜を形成し（図６（ｂ））、フォトダイオード領域を覆うようにパターニングする。このとき、水素アニール時の水素の通路を形成するための開口ｏを形成する（図６（ｃ））。
そしてさらにＴＥＯＳ膜（図示せず）を形成し、密着性層としてのＴｉＮ（図示せず）を介して遮光膜７としてのタングステン膜を形成し、実施の形態１と同様に形成するためここでは説明を省略する。
【００５２】
このようにして形成された固体撮像素子によれば、ゲート酸化膜を構成する窒化シリコン膜２ｂのテーパエッジが電荷転送電極下に入りこんでいるが、この上層を覆う窒化シリコン膜からなる反射防止膜６を異方性エッチングすることにより、この外側を半導体基板表面に垂直になるように形成されているため、電荷転送電極３のまわりで、リークの発生を防ぎ、信頼性の向上をはかることができる。またこのパターンエッジは窒化シリコンを異方性エッチングによりパターニングすることによって得られるが、フォトダイオード表面は反射防止膜で覆われているため基板表面のダメージも大きな問題とならない。
従って微細化に際しても高精度のパターンを得ることができ、電荷転送電極の信頼性の向上をはかることができる。
なお、ゲート酸化膜をＯＮＯ膜で構成したが、ＯＮＯ膜に限定されることなく、ＮＯ膜の場合にも適用可能である。
また、本実施の形態では電荷転送部における窒化シリコンのパターニングについて説明したが、周辺回路部のリセットトランジスタを構成するＭＯＳＦＥＴのゲート酸化膜をＯＮＯ膜で形成した場合についても、同様に有効であり、ノイズの低減をはかることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上説明してきたように、本発明の固体撮像素子によれば、窒化シリコン膜のパターンエッジを高精度にパターニングすることができ、微細で信頼性の高い電極を形成することができることから、微細な電荷転送電極を持つ固体撮像素子に有効であり高画素化が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態１の固体撮像素子を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態１の固体撮像素子を示す平面図
【図３】本発明の実施の形態１の固体撮像素子の製造工程を示す図
【図４】本発明の実施の形態１の固体撮像素子の製造工程を示す図
【図５】本発明の実施の形態１の固体撮像素子の製造工程を示す図
【図６】本発明の実施の形態２の固体撮像素子の製造工程を示す図
【図７】従来例の固体撮像素子を示す図
【符号の説明】
【００５５】
１        シリコン基板
２ａ      トップ酸化膜
２ｂ      窒化シリコン膜
２ｃ      ボトム酸化膜
３        ゲート電極
４        電極間絶縁膜
５        絶縁膜
６        反射防止膜
７        遮光膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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